Benm schreef:
Het is niet dat -ik- de definitie voor het noise figure verzonnen heb, dat is gewoon de formele definitie van het begrip...
Wat die mazen in de schotel betreft zit het anders: Als die groter zijn dan pakweg 1/10e van de golflengte is de schotel niet echt meer een spiegel, en gaat er een deel van het signaal dwars doorheen. Dat signaal komt niet in het LNB maar verdwijnt ergens in de grond oid. Het is niet zo dat een vierkante meter grond meer ruis produceert dan een vierkante meter perfecte schotel. Het maakt in die zin niets uit of je het LNB richt op 70 m2 schotel of 70 m2 grasveld. Het levert even veel ruis op, maar in geval van de grasveld uiteraard geen signaal.
Dit is niet de formele definitie van het noise figure, maar waarschijnlijk een vuistregel die in bepaalde disciplines handig is. Dit gaat bv. niet op in een cascadeversterker met twee gelijke trappen. De eerste trap geeft een veel grotere SNR daling dan de tweede trap en toch hebben beide trappen hetzelfde noise figure.
Ook wanneer je te maken hebt met andere temperaturen gaat de vuistregel mank. De definitie is namelijk als volgt:
Stel, je hebt een versterker met aan de ingang een weerstand gelijk aan de ingangsimpedantie van de versterker en deze weerstand heeft een temperatuur van 290 ºK. Deze weerstand geeft dan een ruisvermogen aan de versterker af van kTB watt. Deze ruis verschijnt vermenigvuldigd met de vermogensversterking G aan de uitgang: kTBG . Er komt echter nog iets meer ruis uit de uitgang doordat de versterker zelf ruis toevoegt, het totaal is dus kTBG + Extra ruis .
De verhouding (kTBG + Extra ruis) / kTBG is het noise figure. Dit kun je zowel in een factor als in dB uitdrukken. (Jouw vuistregel is dus een speciaal geval van de volledige definitie.)
Aangezien de definitie van het noise figure is gekoppeld aan de temperatuur van 290 graden K, wordt het ingewikkelder als je van die temperatuur afwijkt.
Wanneer nu i.p.v. de ingangsweerstand een antenne is aangesloten en die ontvangt uitsluitend signaal uit de ruimte met een temperatuur van 2,7 ºK, dan kun je dat voor wat betreft ruis beschouwen als een weerstand met die temperatuur. Hoever komen we nu met een ongekoelde versterker:
Goede FETs kunnen een ruisgetal hebben van 0,3 dB.
Het ruisvermogen uit de weerstand van 290 ºK bedraagt:
P
t = kTB = 1,38.10
-23 * 290 * B = 4,002.10
-21 watt/Hz .
De ruis van de FET voegt daar nog 0,3 dB aan toe en dan wordt het totaal:
P
t+N = kTB.10
NF/10 = 4,288.10
-21 watt/Hz .
De eigen ruisbijdrage van de versterker is dus gelijk aan het verschil: 2,86.10
-22 watt/Hz
Dat betekent dus dat door het kijken naar een koude ruimte de SNR met 11,5 dB verbeterd is. Dat is nog niet voldoende en hier begint mijn inzicht te haperen.
Kennelijk wordt het noise figure door koeling naar beneden gebracht. Waarschijnlijk is er sprake van parasitaire weerstand in de versterker (imperfectie geeft noise figure hoger dan 0 dB) die ook weer thermische ruis opwekt waardoor het betreffende noise figure ontstaat. Deze ruisbijdrage gaat naar beneden door het koelen van de ontvanger. Zo zou dan uiteindelijk de SNR worden bereikt die nodig is bij de ontvangst van de ruimtesondes.
En ja, die mazen. Je haalt zelf het voorbeeld van een coaxkabel aan. Dat lijkt mij een goed voorbeeld. Het noise figure van een kabel is gelijk aan de kabeldemping. Kabelverliezen worden veroorzaakt door ohmse verliezen, die ontstaan door weerstand en in weerstand wordt thermische ruis opgewekt. Een kabel met weinig demping heeft dus ook een laag noise figure. De bijdrage van de kabel aan de ruis bij weinig demping is dus laag. Ook als de kabel veel heter is. Zo zie ik ook het verschil tussen een schotel en de aarde. De reflectie op de schotel gaat met weinig verliezen gepaard en daardoor is er ook weinig ruisbijdrage en is het niet de moeite om de schotel te koelen. De aarde echter absorbeert op deze frequenties zeer veel en draagt daardoor wel bij aan de ruisbijdrage en dat moet je vooral niet in je belichter krijgen.
Van dichtbij het vuur heb ik vernomen dat de straling van de aarde door de mazen heen het grootste probleem is. Dat kan ik me ook goed voorstellen.
Stel de mazen zijn iets te groot en er gaat 10% van de straling doorheen. Van het ontvangen signaal kaatst de schotel dus 90% terug. Die 90% geeft een vermindering van het signaal van 0,5 dB. Maar de aarde straalt 100 keer meer vermogen uit dan de ruimte dus als daar 10% van door de schotel komt is dat 10 maal zoveel als de ruis uit de ruimte. Dat geeft een vermindering van SNR van 10 dB. Dus lang voordat je last krijgt van reflectieverlies heeft de ruisstraling van de aarde door de schotel heen ontvangst al onmogelijk gemaakt.
